【最新】人教版高一物理必修一精品教学课件：《4.2 探究加速度与力、质量的关系》 (共18张PPT)

空车更容易被推动 由此可猜想加速度还与质量有关． 由此可猜想加速度还与质量有关． 那这些猜想是否正确？如果正确， 那这些猜想是否正确？如果正确， 究竟加速度与质量以及外力又有 什么具体关系呢？ 什么具体关系呢？
思 考
物体的加速度a 可能和哪些因素有关？ 物体的加速度a 可能和哪些因素有关？
m m F1<F2 结论：当物体质量 一定时，物体的加 速度随着力的增大 而增大。 F1 F2 m1 m2 m1<m2 结论：当力的大小 一定时，物体的加 速度随着质量的增 大而减小。 F F
第四章 牛顿运动定律
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 实验：探究加速度与力、
法拉利F2003-GA赛车与著名战斗机“飓风 赛车与著名战斗机“ 法拉利 赛车与著名战斗机 2000”的一场 “巅峰对决” 的一场 巅峰对决”
新课导入
什么叫物体运动状态的改变？物体运动状态改变的原因是什么？ 什么叫物体运动状态的改变？物体运动状态改变的原因是什么？ 物体运动状态的改变即速度的改变即产生加速度． 物体运动状态的改变即速度的改变即产生加速度． 由牛顿第一定律可知力是改变物体运动状态的的原因． 由牛顿第一定律可知力是改变物体运动状态的的原因． 由此可知加速度与外力有关，那加速度还与什么有关呢？如图， 由此可知加速度与外力有关，那加速度还与什么有关呢？如图， 当我们用同样的外力推空车和推满载的车时有什么区别？ 当我们用同样的外力推空车和推满载的车时有什么区别？
5、如何来平衡摩擦力？ 我们将长木板倾斜一定角度θ，让 µ = tan θ 此时物体在斜面上 受到的合外力为0。做实验时肯定无法 这么准确，做实验时肯定无法这么准确， 我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大 致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点 来判断）

二、物体运动的加速度的求法
1．在物体后安装一条纸带，通过分析打点计 时器在纸带上打下的一系列的点，根据Δx＝aT2求 出物体运动的加速度．
2．根据初速度为零的匀加速运动的规律x＝
1 2
at2 求加速度，或让两个物体同时由静止开始做匀
加速运动，经过同样的时间再让两物体同时停止运
动，量出两物体的位移x1、x2，则：xx12＝aa12.
空白演示
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4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
课前导航
图21-1所示是超市中常用的手推车．我们要用同样大小 的力推动它，空车时容易还是装满货物的时候容易？由此， 我们能得出什么结论呢？
图21-1 在水平面上用大小不同的力去推动同一辆小车，用力大， 则小车运动的距离就大；用力小，则小车运动的距离就 小．那么物体被加速与什么因素有关呢？我们又能得出什么 结论呢？
答案 小车的质量
图21-3乙
三、实验误差分析 例3 用图21－4甲所示的装置研究质量一定时加速度与 作用力的关系．研究的对象是放在长木板上的小车，小车的 质量为M，长木板是水平放置的．小车前端拴着细轻绳，跨 过定滑轮，下面吊着沙桶．实验中认为细绳对小车的作用力 F等于沙和桶的总重力mg.用改变沙的质量的办法来改变小车 的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组 F和a的数据．然后根据测得的数据作出a－F图线．
方法指导
一、探究加速度与质量的关系 例1 某同学在实验中保持拉力不变，得到了小车加速 度随质量变化的一组数据，如下表所示．
实验 加速度 次数 a/(m·s－2)
小车与砝码 总质量
m/kg
小车与砝码 总质量的倒数
m－1/kg－1
1
0.29

实 方案：以小车、一端带滑轮的长木板、粗 验 线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹 方 子为实验器材，研究小车的运动。 案
1.怎样测量（或比较）物体的加速度？ 2.怎样提供和测量物体所受的拉力F ？ 注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的 质量小得多时，小车所受拉力才近似等于 盘和砝码的总重力。
实 验 方 案
钩码的总重力 mg当作小车受
到的拉力F
方案三：小车、一端带滑轮的长木板、细
线、砝码、钩码。利用频闪照相，拍下小 车运动情况进行分析，求出加速度a 。
数
次数 F/N a/m ·s -2
据 处 理 ： 加 速 0.75 a/m·s -2 度 与 0.60 力 0.45 的 0.30
当小 1 0.10 0.146 车质 2 0.20 0.302 量不 3 0.30 0.428 变时 4 0.40 0.592
跟作用力的方向相同。——牛顿第二
定律
aF
比例系数
a 1 m
F=kma
课后思考
• 《问题与练习》P77 、T1
无论有多困难，都坚强地抬头挺胸，人生 场醒悟，不要昨天，不要明天，只要今天 在当下，放眼未来。人生是一种态度，心 然天地宽。不一样的你我，不一样的心态 一样的人生活在人类世界，没有任何一个 以是高枕无忧，没有哪一个人能够永远的 风顺，但是，遇到挫折没关系，应该打起 善待一切，安安静静的能够坦然的面对， 身的坚强与否完全有可能就决定了你的最 成败。也许你想成为太阳，可你却只是一 辰；也许你想成为大树，可你却是一棵小 于是，你有些自卑。其实，你和别人一样
5 0.50 0.751
如何更直 观地处理 数据？
关 0.15 系
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 F/ N

表
法
3.
4.
5.
数 据 保持物体的质量不变，测量物体在不同的力 处 作用下的加速度，分析加速度与力的关系：
理
实验次数 加速度ɑ
小车受力F
m/ s2
N
1.
1.0
2
图
2.
表
法
3.
2.0
4
3.0
6
4.
4.0
8
5.
5.0
10
数 保持物体的受力F不变，改变小车的质量，分析不 据 同质量的小车在相同的力的作用下，加速度与质量 处 的关系。 理 实验次数 小车质量 m(Kg) a/ m / s2
1、受力
例如：竞赛用的小汽 车，质量不很大，却 安装着强大的发动机， 可以获得很大的加速 度。
2、质量
例如：一般小汽车从静止加速到 100km/h，只需十几秒的时间，而满载 的货车加速就慢的多。
物体的加速度与力、质量有什么定量关 系？
实验探究 一、研究内容
“a”与“F”、“m” 二个物理量的关系，
0.1 0
0
0.2 0.4 0.6 0.8
1
1.2 1.4
m/Kg
数 保持物体的受力F不变，改变小车的质量，分析不 据 同质量的小车在相同的力的作用下，加速度与质量 处 的关系。
理 实验次数 小车质量 m(Kg) 1 / m
a/ m / s2
1
图2 表 法3
4
数 保持物体的受力F不变，改变小车的质量，分析不 据 同质量的小车在相同的力的作用下，加速度与质量 处 的关系。
二、研究方法
控制变量法
实验的探究思路确定为两个方面： 一是保证质量不变，探究加速度与外力的关系； 二是保证外力不变，探究加速度与质量的关系。

4．a与F的关系：小车质量一定，改变槽码个数以改 变小车所受拉力，根据纸带上打出的点来测出相应的 加速度，将数据填在表1中．
表1 小车质量一定 F a
5． a与m的关系：小车所受拉力不变(即槽码的个数一 定)，通过增减在小车中的重物(即增减在小车中的砝 码)来改变小车的质量，根据纸带上打出的点测出相应 的加速度，将数据填在表2中。
表2 小车所受的拉力一定
m a
数据分析 (1)分析a与F的关系：通过观察记录的数据发现，F 越大，a越大，首先猜想a与F成正比。
(2)分析a与m的关系：通过观察记录的数据发现， m越大， a越小，这可能是a与m成反比，也可能是 a与m 2成反比，甚至是更复杂的关系，需要通过作 图来判定。
实验结论
进行实验 实验器材
打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有 定滑轮的长木板、槽码若干个、夹子、细绳、低压 交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。
实验步骤 1．用天平测出小车的质 量m，并记录．
2．按图所示，安装实验器材，只是不把悬挂槽码用 的细绳系在车上，即不给小车施加牵引力．
3．阻力补偿：把木板的一侧垫高，以补偿打点计时 器对小车的阻力及其他阻力。调节木板的倾斜度，使 小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。
B．小车的质量要远大于塑料桶和桶内砝码的质量 C．实验中可以通过在塑料桶中增加砝码来改变小车 受到的拉力 D．每次改变小车受到的拉力后都需要重新补偿阻力
使尽可能多的点落在直线上， 不能落在直线上的点均匀分布在 直线的两侧，偏离直线较远的点 舍去。
注意事项 1)打点前小车应靠近打点计时器，且应先接通电源，后 释放小车。
2)在补偿阻力时，不要悬挂槽码，小车的另一端应连着 纸带且接通电源。给小车一个初速度，若纸带上打出的 点间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜 面向下的分力平衡。之后都不需要重新补偿阻力。

M(kg)
1
2
3
4
5
（2）作图分析：作a——1/ M图像
引入新课 猜想与假设 设计实验 进行实验 得出结论
得出结论
1、M一定，加速度a与F的定量关系： a M一定时
0
F
2、F一定，加速度a与M的定量关系:
a F一定时
1̶
M
（注意：这里的力F指的是物体所受的合外力）
引入新课 猜想与假设 设计实验 进行实验 得出结论
保持钩码的数量不变，改变小车的质量，
重复实验五次。
（1）实验数据记录
实验 小车质量 M / kg
次数
加速度 a / (m/s2)
（2）作图分析：
a F一定时
1
2
3
4 5
0
M1̶
引入新课 猜想与假设 设计实验 进行实验 得出结论
进行实验
实验方案二
用气垫导轨探究加速度和力、质量的关系
器材：气垫导轨、滑块、光电门、钩码、天平等
的大小。重复实验五次。 （1）实验数据记录
实验 小车受力F/N
次数
加速度 a / (m/s2)
1
（2）作图分析： 作a——F 图像
a M一定时
2
3
4
5
0
F
引入新课 猜想与假设 设计实验 进行实验 得出结论
进行实验
接通电源，放开小车，让小车在拉力的作用下做加速运动，用
纸带记录小车的运动情况
2、探究加速度与质量的关系（力不变）
重物的质量要远远小于小车的质量m物<<M车， 这样小车受到的拉力才等于重物的重力。
引入新课 猜想与假设 设计实验 进行实验 得出结论

-
-
(4)由 Δx=aT2,可知 a1= 3 21 , 2 = 4 22
则 a=
1 +2
2
=
2
4 +3 -2 -1
4Hale Waihona Puke 2代入数据得 a=3.2 m/s2。
答案:(1)C (2)C (3)m'≪m
2
(4)3.2
-21-
2 实验:探究加速度
与力、质量的关系
类型一
类型二
题后反思本实验因原理不完善引发误差。本实验用钩码的总重
2
实验:探究加速度与力、质量的关系
-1-
2 实验:探究加速度
与力、质量的关系
一
二
三
四
一、实验目的
1.用控制变量法探究加速度与力、质量的关系。即(1)物体的质
量一定时,探究加速度与力的关系;(2)物体受力一定时,探究加速度
与质量的关系。
2.学会用图象法处理数据得出结论。
-2-
2 实验:探究加速度
与力、质量的关系
适的一个是
。
A.m1'=5 g
B.m2'=15 g
C.m3'=40 g
D.m4'=400 g
(3)在此实验中,需要测得每一次牵引力对应的加速度,其中求得
的加速度的表达式为
。(用Δt1、Δt2、D、x表示)
-24-
2 实验:探究加速度
与力、质量的关系
类型一
类型二
解析:(1)取下牵引砝码,滑行器放在任意位置都不动;或取下牵
小车与砝码总
1
质量的倒数 /kg − 1
m
1
2
3
4
5

3.实验操作中的分工：两人负责实验操作，两人负责在 打好的纸带上标上序号，并选出合适的计数点，测量 数据。
4.数据处理的分工：打完四条纸带后，四位同学每人负 责计算一条纸带的加速度，记录数据。根据记录的数 据求出小车的加速度，并将小车的加速度填写在表格 中。
问题3 ：先根据记录数据猜想加速度a与F的数量关系，然 说明怎样利用图像法验证猜想？
。2021年3月18日星期四2021/3/182021/3/182021/3/18
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/182021/3/18March 18, 2021
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
各小组根据实验数据在坐标纸上做出加速度a 与物体受力F图像，做好展示的准备。
实验结论
a-F图像：过坐标原点的倾斜直线 结论：在小车质量一定的情况下，它的加速度
与受到的力成正比关系。
课堂小结
请同学们整理、反思本节课的学习内容，小组 内交流完善，根据下列问题总结本节课学习的收获。

2. 数据采集：
a/ms-2
表一：物体质量不变 M＝0.2kg 1.5
12345
F / N 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20
1.0
a/ms-2 0.48 0.70 0.91 1.11 1.30
0.5
3. 数据处理： 方法一、计算法
O 0.4 0.6 0.8 F/ N
方法二、图象法
4. 结论：质量一定时，加速度与力的大小成正比
直观的得出加速度与质量成反比的结论？
4. 结论：力的大小一定时，加速度与质量成反比
注意事项
1.实验前必须要平衡摩擦力（平衡后，不管以后 是改变小车质量还是拉力，都不需重新平衡摩擦 力） 2.每次实验都要满足小车总质量大于钩码的质量 (m《M) 3.小车应尽量靠近打点计时器并先接通电源再放 开小车（交流） 4.作图时，要使尽可能多的点落于所作的直线上， 不在直线的点应尽可能对称分布在所作直线的两 侧 5.细线要跟板面平行
实验结论
结论：物体的加速度跟作合用外力力成正比，跟物体的 质量成反比
a F合
a 1
a F合 m
F合 ma
m
F合 kma
牛顿第二定律： F= ma （当各量均取国际制单位时， k=1 ）
第三章 牛顿运动定律
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
牛顿第一定律
物体不受外力 物体处于静止或匀速直线运 所受合外力为零 动状态，即运动状态不变。
如果物体所受合外力不为零，则物体运动状态会 发生改变（速度变化），即产生加速度。
思考：物体加速度a和哪些因素有关？
探究加速度与力、质量的关系
m
F1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
平衡摩擦力